Statică. Starea corpurilor plutitoare

La prepararea unei soluții de sare de o anumită densitate, gospodinele scufundă un ou crud în ea: dacă densitatea soluției este insuficientă, oul se scufundă, dacă este suficient, plutește. Densitatea siropului de zahăr în timpul conservării este determinată în același mod. din materialul din acest paragraf veți afla când un corp plutește într-un lichid sau gaz, când plutește și când se scufundă.

Fundamentăm condițiile de plutire ale corpurilor

Probabil că puteți da multe exemple de corpuri care plutesc. Navele și bărcile, jucăriile din lemn și baloanele plutesc, peștii, delfinii și alte creaturi înoată. Ce determină capacitatea organismului de a înota?

Să facem un experiment. Să luăm un vas mic cu apă și mai multe bile din materiale diferite. Vom scufunda alternativ corpurile în apă, apoi le vom elibera fără o viteză inițială. În plus, în funcție de densitatea corpului, sunt posibile diferite opțiuni (a se vedea tabelul).

Opțiunea 1. Scufundare. Corpul începe să se scufunde și în cele din urmă se scufundă pe fundul vasului. Să aflăm de ce se întâmplă asta. Două forțe acționează asupra corpului:

Corpul se scufundă, ceea ce înseamnă că forța în jos este mai mare:

un corp se scufundă într-un lichid sau gaz dacă densitatea corpului este mai mare decât densitatea lichidului sau gazului.

Opțiunea 2. Plutirea în interiorul lichidului. Corpul nu se scufundă sau plutește, ci rămâne plutind în interiorul lichidului.

Încercați să demonstrați că, în acest caz, densitatea corpului este egală cu densitatea lichidului:

un corp plutește în interiorul unui lichid sau gaz dacă densitatea corpului este egală cu densitatea lichidului sau gazului.

Opțiunea 3. Urcare. Corpul începe să plutească și în cele din urmă se oprește pe suprafața lichidului, parțial scufundat în lichid.

În timp ce corpul plutește în sus, forța arhimediană este mai mare decât forța gravitației:

Oprirea unui corp pe suprafața unui lichid înseamnă că forța arhimediană și forța gravitației sunt echilibrate: ^ fir = F arc.

un corp plutește într-un lichid sau gaz sau plutește pe suprafața unui lichid dacă densitatea corpului este mai mică decât densitatea lichidului sau a gazului.

Observăm plutirea corpurilor în fauna sălbatică

Corpurile locuitorilor mărilor și râurilor conțin multă apă, astfel încât densitatea lor medie este apropiată de densitatea apei. Pentru a se mișca liber într-un lichid, trebuie să „controleze” densitatea medie a corpului lor. Să dăm exemple.

La peștii cu vezică natatoare, un astfel de control are loc datorită modificărilor volumului vezicii urinare (Fig. 28.1).

Molusca nautilus (Fig. 28.2), care trăiește în mările tropicale, poate pluti rapid în sus și se scufundă din nou în fund datorită faptului că poate modifica volumul cavităților interne din organism (molusca trăiește într-o spirală răsucită). coajă).

Păianjenul de apă, răspândit în Europa (Fig. 28.3), poartă cu el în adâncuri o cochilie de aer pe abdomen - tocmai aceasta îi conferă o rezervă de flotabilitate și îl ajută să revină la suprafață.

Învață să rezolvi problemele

Sarcină. O bilă de cupru care cântărește 445 g are o cavitate în interior cu un volum de 450 cm 3. Va pluti această minge în apă?

Analiza unei probleme fizice. Pentru a răspunde la întrebarea cum se va comporta o minge în apă, trebuie să comparați densitatea mingii (sferei) cu densitatea.

în °dy (apă).

Pentru a calcula densitatea unei mingi, trebuie să-i determinați volumul și masa. Masa de aer din minge este nesemnificativă în comparație cu masa de cupru, deci t a bilei = t de cupru. Volumul bilei este volumul carcasei de cupru și volumul cavității V - . Volumul carcasei de cupru poate fi determinat prin cunoaștere

masa și densitatea cuprului.

Învățăm despre densitățile cuprului și apei din tabelele de densitate (p. 249).

Este indicat să rezolvați problema în unitățile prezentate.

2. Cunoscând volumul și masa mingii, determinăm densitatea acesteia:

Analiza rezultatului: densitatea mingii este mai mică decât densitatea apei, deci mingea va pluti pe suprafața apei.

Răspuns: da, mingea va pluti la suprafața apei.

Să rezumam

Un corp se scufundă într-un lichid sau gaz dacă densitatea corpului este mai mare decât densitatea lichidului sau gazului (p t >p g) · Un corp plutește în interiorul unui lichid sau gaz dacă densitatea corpului este egală cu densitatea de lichidul sau gazul (t = p g). Un corp plutește într-un lichid sau gaz sau plutește pe suprafața unui lichid dacă densitatea corpului este mai mică decât densitatea lichidului sau gazului

Întrebări de control

1. În ce stare se va scufunda un corp într-un lichid sau gaz? Dă exemple. 2. Ce condiție trebuie îndeplinită pentru ca un corp să plutească în interiorul unui lichid sau gaz? Dă exemple. 3. Formulați condiția în care un corp într-un lichid sau gaz plutește în sus. Dă exemple. 4. În ce condiție va pluti un corp pe suprafața unui lichid? 5. De ce și cum își schimbă densitatea locuitorii mărilor și râurilor?

Exercițiul nr. 28

1. Va pluti un bloc uniform de plumb în mercur? in apa? in ulei de floarea soarelui?

2. Așezați bilele prezentate în Fig. 1, în ordinea creșterii densității.

3. Va pluti în apă un bloc cu o masă de 120 g și un volum de 150 cm 3?

4. Conform Fig. 2 Explicați cum se scufundă și iese la suprafață un submarin.

5. Corpul plutește în kerosen, complet scufundat în el. Determinați masa corpului dacă volumul acestuia este de 250 cm3.

6. Trei lichide care nu se amestecă au fost turnate în vas - mercur, apă, kerosen (Fig. 3). Apoi trei bile au fost coborâte în vas: oțel, spumă și stejar.

Cum sunt aranjate straturile de lichide în vas? Stabiliți care minge este care. Explicați-vă răspunsurile.

7. Determinaţi volumul părţii vehiculului amfibie scufundată în apă dacă asupra vehiculului acţionează o forţă arhimediană de 140 kN. Care este masa vehiculului amfibiu?

8. Compuneți o problemă inversă problemei discutate în § 28 și rezolvați-o.

9. Stabiliți o corespondență între densitatea unui corp care plutește în apă și partea acestui corp situată deasupra suprafeței apei.

Ar t = 400 kg/m 3 1 0

B r t = 600 kg/m 3 2 °D

Vrt = 900 kg/m 3 3 0, 4

G r t = 1000 kg/m 3 4 0, 6

10. Un dispozitiv pentru măsurarea densității lichidelor se numește hidrometru. Folosind surse suplimentare de informații, aflați despre structura unui hidrometru și despre principiul funcționării acestuia. Scrieți instrucțiuni despre cum să utilizați un hidrometru.

11. Completați tabelul. Luați în considerare că în fiecare caz corpul este complet scufundat în lichid.

Sarcina experimentală

„Scafandru cartezian”. Realizați o jucărie fizică inspirată de omul de știință francez Rene Descartes. Turnați apă într-un borcan de plastic cu un capac etanș și puneți un pahar mic (sau o sticlă mică de medicament) parțial umplut cu apă, cu gaura în jos, în el (vezi imaginea). Ar trebui să existe suficientă apă în pahar, astfel încât paharul să iasă ușor deasupra suprafeței apei din borcan. Închideți borcanul ermetic și strângeți părțile laterale. Observați comportamentul paharului. Explicați funcționarea acestui dispozitiv.

LUCRARE DE LABORATOR Nr 10

Subiect. Determinarea condiţiilor de plutire a corpurilor.

Scop: a determina experimental în ce condiții: un corp plutește pe suprafața unui lichid; corpul plutește în interiorul lichidului; corpul se scufundă în lichid.

Echipament: eprubetă (sau flacon mic pentru medicamente) cu dop; fir (sau sarma) 20-25 cm lungime; recipient cu nisip uscat; un cilindru de măsurare umplut pe jumătate cu apă; cântare cu greutăți; șervețele de hârtie.

instructiuni de lucru

Pregătirea pentru experiment

1. Înainte de a începe, asigurați-vă că cunoașteți răspunsurile la următoarele întrebări.

1) Ce forțe acționează asupra unui corp scufundat într-un lichid?

2) Ce formulă este folosită pentru a găsi forța gravitațională?

3) Ce formulă se folosește pentru a găsi forța arhimediană?

4) Ce formulă este folosită pentru a afla densitatea medie a unui corp?

2. Determinați valoarea diviziunii scalei a cilindrului de măsurare.

3. Fixați eprubeta de filet astfel încât, ținând firul, să puteți scufunda eprubeta în cilindrul de măsurare și apoi să o scoateți.

4. Amintiți-vă regulile de lucru cu cântare și pregătiți cântarul pentru utilizare. Experiment

Urmați cu strictețe instrucțiunile de siguranță (vezi flyleaf). Introduceți imediat rezultatele măsurătorii în tabel.

Experimentul 1. Determinarea stării în care un corp se scufundă într-un lichid.

1) Măsurați volumul de apă V 1 din cilindrul de măsurare.

2) Umpleți eprubeta cu nisip. Închideți mufa.

3) Coborâți eprubeta în cilindrul de măsurare. Ca rezultat, eprubeta ar trebui să fie în partea de jos a cilindrului.

4) Măsurați volumul V 2 de apă și eprubete; determinați volumul eprubetei:

5) Scoateți eprubeta și ștergeți-o cu un șervețel.

6) Așezați eprubeta pe cântar și măsurați masa acesteia cu o precizie de 0,5 g Experimentul 2. Determinarea stării în care un corp plutește în interiorul unui lichid.

1) Turnând nisip din eprubetă, asigurați-vă că eprubeta plutește liber în interiorul lichidului.

Experimentul 3. Determinarea stării în care un corp se ridică și plutește pe suprafața unui lichid.

1) Mai turnați nisip din eprubetă. Asigurați-vă că, după ce ați fost complet scufundat în lichid, eprubeta plutește la suprafața lichidului.

2) Repetați pașii descriși la punctele 5-6 din experimentul 1.

Prelucrarea rezultatelor experimentului

1. Pentru fiecare experiență:

1) realizați un desen schematic în care reprezentați forțele care acționează asupra eprubetei;

2) se calculează densitatea medie a eprubetei cu nisip.

2. Introduceți rezultatele calculului în tabel; completați-l complet.

Analiza experimentului și a rezultatelor acestuia

După analizarea rezultatelor, trageți o concluzie indicând în ce condiție: 1) corpul se scufundă în lichid; 2) corpul plutește în interiorul lichidului; 3) corpul plutește pe suprafața lichidului.

Sarcina creativă

Sugerați două moduri de a determina densitatea medie a unui ou. Scrieți un plan pentru fiecare experiment.

Acesta este material de manual

Știm că orice corp dintr-un lichid este acționat asupra a două forțe direcționate în direcții opuse: gravitația și forța arhimediană. Forța gravitației este egală cu greutatea corpului și este îndreptată în jos, în timp ce forța arhimediană depinde de densitatea lichidului și este îndreptată în sus. Cum explică fizica plutirea corpurilor, și care sunt condițiile pentru corpurile plutitoare la suprafață și în coloana de apă?

Starea corpurilor plutitoare

Conform legii lui Arhimede, condiția pentru plutirea corpurilor este următoarea: dacă forța gravitației este egală cu forța arhimedeană, atunci corpul poate fi în echilibru oriunde în lichid, adică să plutească în grosimea lui. Dacă forța gravitației este mai mică decât forța arhimediană, atunci corpul se va ridica din lichid, adică va pluti. În cazul în care greutatea corpului este mai mare decât forța arhimediană care îl împinge afară, corpul se va scufunda în fund, adică se va scufunda. Forța de flotabilitate depinde de densitatea lichidului. Dar dacă un corp plutește sau se scufundă depinde de densitatea corpului, deoarece densitatea acestuia îi va crește greutatea. Dacă densitatea corpului este mai mare decât densitatea apei, corpul se va îneca. Ce să faci în acest caz?

Densitatea lemnului uscat din cauza cavităților umplute cu aer este mai mică decât densitatea apei, iar copacul poate pluti la suprafață. Dar fierul și multe alte substanțe sunt mult mai dense decât apa. Cum este posibil să construiești nave din metal și să transporti diverse mărfuri pe apă în acest caz? Și pentru asta omul a venit cu un mic truc. Coca unei nave care este scufundată în apă este făcută voluminoasă, iar în interiorul acestei nave există cavități mari umplute cu aer, care reduc foarte mult densitatea totală a navei. Volumul de apă deplasat de navă este astfel mult crescut, crescându-i forța de flotabilitate, iar densitatea totală a navei este mai mică decât densitatea apei, astfel încât nava să poată pluti la suprafață. Prin urmare, fiecare navă are o anumită limită a masei de încărcătură pe care o poate transporta. Aceasta se numește deplasarea navei.

Distinge deplasare goală este masa navei însăși și deplasare totală- aceasta este deplasarea goală plus masa totală a echipajului, toate echipamentele, proviziile, combustibilul și încărcătura pe care o anumită navă le poate transporta în mod normal fără riscul de a se îneca pe vreme relativ calmă.

Densitatea corpului organismelor care locuiesc în mediul acvatic este apropiată de densitatea apei. Datorită acestui lucru, ei pot rămâne în coloana de apă și pot înota datorită dispozitivelor pe care le-a dat natură - aripioare, aripioare etc. Un organ special, vezica natatoare, joacă un rol important în mișcarea peștilor. Peștele poate modifica volumul acestei bule și cantitatea de aer din ea, datorită cărora densitatea sa totală se poate modifica, iar peștele poate înota la diferite adâncimi fără a suferi inconveniente.

Densitatea corpului uman este puțin mai mare decât densitatea apei. Cu toate acestea, o persoană, atunci când are o anumită cantitate de aer în plămâni, poate pluti calm și la suprafața apei. Dacă, de dragul experimentului, în timp ce vă aflați în apă, expirați tot aerul din plămâni, veți începe încet să vă scufundați în fund. Prin urmare, amintiți-vă întotdeauna că înotul nu este înfricoșător, este periculos să înghiți apă și să o lași în plămâni, care este cea mai frecventă cauză a tragediilor pe apă.

Instituția de învățământ bugetară municipală a orașului Ulyanovsk „Școala secundară nr. 75”

Munca creativa

„Legea lui Arhimede.

Corpuri plutitoare"

Completat de: elev clasa 7B

Simendeeva Diana

Șef: profesor de fizică

Zaharova Galina Mihailovna

Ulianovsk

2017

Conţinut

1 Introducere: pagina 2

1.1 Obiective și ipoteze. p.3

2. Conținutul principal. p.4

2.1. Biografia lui Arhimede. pp.4,5

2.2 Legea lui Arhimede p.5

2.3 Condiții pentru corpurile plutitoare. p.5

2.4 p.5

3. Ordinea de lucru. p.6

3.1.Partea eu

3.2.Partea II

4. Concluzii

5. Aplicații

6. Literatură

1.1 Obiective și ipoteze.

Obiective:

Studiați biografia lui Arhimede

Aflați condițiile de plutire ale corpurilor

Explorați cum depindeF Aasupra densității și volumului lichidului

Ipoteze:

Depinde F A din ρ șiȘi v T

Condițiile de navigație depind deρ șiȘi mg

2. Partea principală

2.1.Biografia lui Arhimede.

Arhimede (Fig. 1) s-a născut în anul 287 î.Hr. în orașul Siracuza, situat pe insula Sicilia. Tatăl lui Arhimede, Fidia, a fost matematician și astronom Pentru a obține o educație, Arhimede a mers în centrul spiritual și științific al acelei epoci - Alexandria Egiptului.

În Alexandria, Arhimede a primit elementele de bază ale cunoștințelor științifice și a întâlnit oamenii de știință remarcabili ai timpului său, astronomul Conon din Samos și Eratosthenes din Cirene. Arhimede a menținut o corespondență amicală cu ei până la sfârșitul vieții sale. Trebuie să presupunem că tocmai în Alexandria, vizitând cu sârguință celebra sa bibliotecă, Arhimede a făcut cunoștință cu lucrările unor filosofi și geometri celebri ai trecutului - Eudoxus, Democrit și mulți alții.
După ce și-a terminat studiile în Alexandria Egiptului, Arhimede s-a întors la Siracuza. Deja în timpul vieții sale, s-au format legende despre Arhimede.

Una dintre cele mai faimoase intrigi ale legendelor despre Arhimede poate fi numită „Coroana regelui Hiero”. Potrivit acestei legende, Arhimede avea sarcina de a stabili dacă această coroană era făcută din aur pur sau dacă argintul a fost adăugat la aur în timpul fabricării sale. Soluția la această problemă i-a venit lui Arhimede în timp ce făcea o baie: prin scufundarea coroanei în apă, puteți afla greutatea ei specifică prin volumul de lichid deplasat; va fi diferit pentru o coroană de aur și o coroană „cu un amestec”. Cu un strigăt de „Eureka!” Arhimede a sărit din baie și a alergat gol pe străzile din Siracuza. Soluția la problema cu coroana a pus bazele științei hidrostaticii, al cărei fondator a fost Arhimede, care și-a conturat bazele în lucrarea sa „Despre plutirea corpurilor”. Forța care împinge orice corp din apă se numește și astăzi forță arhimediană.

O altă legendă spune că Arhimede a reușit să miște nava grea cu mai multe etaje Syracuse cu o singură mișcare a mâinii datorită sistemului de blocuri pe care l-a dezvoltat, așa-numitul bloc de scripete.

„Dă-mi un punct de sprijin și voi schimba lumea”, potrivit legendei, a spus Arhimede în legătură cu acest eveniment. Folosind maneta pentru a mări

forța este acum utilizată în toate sistemele mecanice. Invențiile lui Arhimede includ șurubul lui Arhimede, sau melcul, conceput pentru a scoate apa; este folosit și astăzi în Egipt.

Principala știință căreia s-a dedicat Arhimede a fost matematica. Lucrările lui Arhimede arată că era extrem de familiarizat cu matematica și astronomia timpului său. O serie de lucrări ale lui Arhimede în domeniul matematicii iau forma unor scrisori către prietenii și colegii săi. A efectuat cercetări în toate domeniile matematicii din timpul său: aritmetică, algebră, geometrie.
Principalele probleme ale lucrărilor matematice ale lui Arhimede sunt problemele de găsire a suprafețelor și volumelor, care acum pot fi clasificate ca analiză matematică. În urma cercetărilor sale, Arhimede a găsit o formulă generală de calcul a ariilor și volumelor, bazată pe metoda de epuizare a predecesorului său, matematicianul Eudoxus din Cnidus. Înainte de Arhimede, niciun om de știință nu putea găsi un algoritm pentru calcularea suprafeței și volumului unei sfere. Acest studiu, prezentat în lucrarea „Despre sferă și cilindru”, a fost considerat de însuși Arhimede a fi punctul culminant al cercetării sale științifice. Potrivit legendei, el a cerut să sculpteze o imagine a unei mingi și a unui cilindru pe piatra funerară.
Realizările lui Arhimede în domeniul astronomiei includ construcția unui „planetarium” pentru a observa mișcarea celor cinci planete ale sistemului solar, răsăritul Soarelui și a Lunii. Arhimede a încercat să calculeze distanțele până la planete; greșeala lui a fost viziunea geocentrică asupra lumii care era larg răspândită la acea vreme. În cinstea lui Arhimede, amintindu-și cercetările astronomice, au fost numite un crater și un lanț muntos de pe Lună, precum și unul dintre asteroizi. În orașul natal al lui Arhimede, Siracuza, una dintre piețe îi poartă numele.

2.2 Legea lui Arhimede

Legea lui Arhimede este formulată astfel:

un corp scufundat într-un lichid (sau gaz) este supus unei forțe de flotabilitate egală cu greutatea lichidului (sau gazului) în volumul părții scufundate a corpului .

F A=pg V

(\displaystyle (F)_(A)=\rho (g)V,) Unde R (\displaystyle\rho) - densitatea lichidului (gazului),(\displaystyle (g)) g este accelerația căderii libere și(\displaystyle V) V - volumul părții scufundate a corpului (sau a părții din volum a corpului situată sub suprafață). Dacă un corp plutește la suprafață (se mișcă uniform în sus sau în jos), atunci forța de plutire este egală ca mărime (și opusă în direcție) cu forța gravitațională care acționează asupra volumului de lichid (gaz) deplasat de corp și este aplicat pe centrul de greutate al acestui volum.

2.3 Condiții pentru corpurile plutitoare.

Un corp solid scufundat într-un lichid este acționat de o forță arhimediană F A și gravitația mg. În funcție de raportul forțelor mg și F A corpul se poate scufunda, pluti și pluti la suprafață. Dacă mg > F A , corpul se îneacă; dacă mg = F A , apoi corpul plutește în interiorul lichidului sau pe suprafața acestuia; dacă mg< F A , atunci corpul plutește până când forța arhimediană și forța gravitațională sunt egale ca mărime Corpul plutește la suprafață dacăR f = R T ; corpul se îneacă dacăR t > Rși ; corpul plutește în sus dacăR T< Rși.

2.4 .De ce depinde forța de plutire?

Forța de flotabilitate depinde: de la Vt, de la densitatea lichidului, adâncimea de scufundare, de la formăobiect cu volum egal.

3. Ordinea de lucru.

3.1. Experimentează cu un ou.

Scopul lucrării :

Investigați comportamentul unui ou crud în diferite tipuri de lichide.

Demonstrați dependența forței de plutire de densitatea lichidului. Progres :

1. Luați un ou crud și diferite tipuri de lichide:

apa pura,

soluție salină saturată,

2. Determinați forța gravitației care acționează alternativ asupra unui ou în aer și în lichide de diferite feluri.

Rezultatele cercetării:

Forța rezultată care acționează asupra ouălor în aer a fost mai mare decât în ​​lichid.

Forța rezultată care acționează asupra ouălor în diferite tipuri de lichide s-a dovedit a fi diferită

Concluzie

3.2. Experimentați cu cartofi.

Scopul lucrării :

Investigați comportamentul cartofilor în diferite tipuri de lichide.

Demonstrați dependența forței de plutire de densitatea lichidului.

Progres :

1.Luați cartofi și diferite tipuri de lichide.

apa pura,

soluție salină saturată,

2. Determinați forța gravitațională care acționează în lichide de diferite feluri.

Rezultatele cercetării:

Forța rezultată care acționează asupra cartofilor în aer a fost mai mare decât în ​​lichid.

Forța rezultată care acționează asupra cartofilor în diferite tipuri de lichide s-a dovedit a fi diferită

(cu cât densitatea lichidului este mai mare, cu atât forța rezultată este mai mică)

Concluzie

Experimentul arată că forța de plutire depinde de volumul corpului și de densitatea lichidului. Forța rezultată, care determină comportamentul unui corp într-un lichid, depinde de masa, volumul corpului și densitatea lichidului.

5. Referințe

1.Resurse de internet

2. Fizica clasa a VII-a A.V. Peryshkin, Editura DROFA

6. Aplicații

(Fig.1)

Tip de lecție: studiu

Tehnologii utilizate: Tradițional, de grup, inovator.

Scopul lecției: Aflați condițiile de plutire a corpurilor în funcție de densitatea lichidului și a corpului, asimilați-le la nivel de înțelegere și aplicare, folosind logica cunoașterii științifice.

Sarcini:

1. stabiliți teoretic și experimental relația dintre densitatea corpului și lichidul necesar asigurării condițiilor de plutire a corpurilor;
2. să continue dezvoltarea capacității elevilor de a efectua experimente și de a trage concluzii din acestea;
3. dezvoltarea abilităților de a observa, analiza, compara, generaliza;
4. stimularea interesului pentru subiect;
5. cultivarea culturii în organizarea muncii educaţionale.

Rezultate asteptate:

Știi: Conditii de navigatie tel.

A fi capabil să: Determinați experimental condițiile pentru corpurile plutitoare.

Echipament: Multimedia, ecran, carduri de sarcini individuale, tabel de densitate, materiale de studiat.

În timpul orelor

Activarea cunoștințelor:

Profesor:

– În lecțiile anterioare, am examinat efectul lichidului și gazului asupra unui corp scufundat în ele, am studiat legea lui Arhimede și condițiile pentru corpurile plutitoare. Vom învăța subiectul lecției de astăzi prin rezolvarea unui puzzle de cuvinte încrucișate.

Orizontală: 1. Unitate de diviziune. 2. Unitatea de măsură. 3. Unitate de masă multiplă. 4. Unitatea de suprafață. 5. Unitatea de timp. 6. Unitatea de forță. 7. Unitatea de volum. 8. Unitate de lungime.

Raspunsuri: 1. Pascal. 2. Kilogram. 3. Ton. 4. metru pătrat. 5. Ora. 6. Newton. 7. Litru. 8. Contor.

(Notăm subiectul lecției într-un caiet)

Profesor: Dar acum, înainte de a începe rezolvarea problemelor experimentale, vom răspunde la câteva întrebări. Ce forță apare atunci când un corp este scufundat într-un lichid?

Elevi: puterea lui Arhimede.

Profesor: Unde este îndreptată această forță?

Elevi: Este îndreptată vertical în sus.

Profesor: De ce depinde forța arhimediană?

Elevi: Forța arhimediană depinde de volumul corpului și de densitatea lichidului.

Profesor:Și dacă corpul nu este complet scufundat în lichid, atunci cum se determină forța arhimediană?

Elevi: Apoi, pentru a calcula forța arhimediană, trebuie să utilizați formula F A = ​​​​ρ w gV, unde V este volumul acelei părți a corpului care este scufundată în lichid.

Profesor:În ce moduri poate fi determinată experimental forța arhimediană?

Elevi: Puteți cântări fluidul deplasat de corp, greutatea acestuia va fi egală cu forța arhimediană. Puteți găsi diferența în citirile dinamometrului atunci când cântăriți un corp în aer și în lichid, această diferență este, de asemenea, egală cu forța arhimediană. Puteți determina volumul unui corp folosind o riglă sau un pahar. Cunoscând densitatea lichidului și volumul corpului, putem calcula forța arhimediană.

Profesor: Deci, știm că orice corp scufundat într-un lichid este acționat de forța arhimediană. De asemenea, ce forță acționează asupra oricărui corp scufundat într-un lichid?

Elevi: Gravitatie.

Profesor: Puteți da exemple de corpuri care plutesc la suprafața apei? Ce corpuri se îneacă în apă? Cum altfel se poate comporta un corp în apă? Ce fel de corpuri sunt acestea? Încercați să ghiciți despre ce corp plutitor vorbim acum.

Azi peste mare
Caldura mare;
Și plutește în mare
Muntele de gheață.
Plutește și probabil
Crede:
Nu se va topi nici măcar la căldură.

Elevi: Aisberg.

Profesor: S-ar schimba ceva dacă am schimba instantaneu apa din ocean în kerosen?

(Elevii sunt confuzi cu privire la răspunsuri)

Nu poți răspunde cu siguranță la această întrebare. Dar ai deja idei și ipoteze. Să rezolvăm împreună problema astăzi la clasă: Să aflăm: Care sunt condițiile pentru corpurile plutitoare într-un lichid.

Rezolvarea problemelor de cercetare:

Notează subiectul lecției în caiet – „Condiții de înot pentru corpuri.”

Profesor: Băieți, știți care om de știință a studiat plutirea corpurilor?

Elevi: Arhimede.

Profesor: Să încercăm să verificăm experimental toate informațiile despre condițiile de plutire ale corpurilor, efectuând cercetări. Am făcut deja acest lucru când am studiat forța de frecare. Fiecare grup va primi propria sarcină. După finalizarea sarcinilor, vom discuta rezultatele obținute și vom afla condițiile pentru corpurile plutitoare.

Notați toate rezultatele în caiet. Dacă aveți întrebări, vă rugăm să ridicați mâna.

(Băieții primesc carduri cu sarcini și echipamente pentru a le îndeplini – 7 opțiuni. Opțiunile de sarcină nu sunt aceleași ca nivel de dificultate: primele sunt cele mai simple, 6 și 7 sunt mai dificile. Ele sunt date în funcție de nivelul de pregătire.)

Sarcini:

Sarcina grupului 1:

1. Observați care dintre corpurile propuse se scufundă și care plutesc în apă.
2. Găsiți densitatea substanțelor corespunzătoare din tabelul manual și comparați cu densitatea apei.
3. Prezentați rezultatele sub formă de tabel.

Echipament: un vas cu apă și un set de corpuri: un cui de oțel, o rolă de porțelan, bucăți de plumb, un bloc de pin.

Echipament: un vas cu apă și un set de corpuri: bucăți de aluminiu, sticlă organică, spumă de polistiren, plută, parafină.

Misiunea grupului 2:

1. Comparați adâncimea de scufundare în apă a cuburilor de lemn și spumă de aceeași dimensiune.
2. Aflați dacă adâncimea de scufundare a unui cub de lemn în lichide de diferite densități diferă. Rezultatul experimentului este prezentat în figură.

Echipament: două vase (cu apă și ulei), cuburi de lemn și spumă.

Tema grupului 3:

1. Comparați forța arhimediană care acționează asupra fiecărei eprubete cu forța gravitațională pe fiecare eprubetă.
2. Trageți concluzii pe baza rezultatelor experimentale.

Echipament: pahar, dinamometru, două eprubete cu nisip (eprubete cu nisip trebuie să plutească în apă, scufundate la diferite adâncimi).

Tema grupului 4:

1. „Este posibil să „facem” un cartof să plutească în apă? Faceți un cartof să plutească în apă.
2. Explicați rezultatele experimentului. Aranjați-le sub formă de desene.

Echipament: un vas cu apă, o eprubetă cu sare de masă, o lingură, un cartof de mărime medie.

Tema grupului 5:

1. Luați o bucată de plastilină să plutească în apă.
2. Asigurați-vă că bucata de folie plutește în apă.
3. Explicați rezultatele experimentului.

Echipament: un vas cu apă; o bucată de plastilină și o bucată de folie.

Profesor: Am vorbit despre starea solidelor care plutesc într-un lichid. Poate un lichid să plutească pe suprafața altuia?

Tema grupei 6: Observarea unei pete de ulei care plutește sub acțiunea forței de plutire a apei.

Scopul lucrării: Observați creșterea uleiului scufundat în apă, detectați experimental acțiunea de plutire a apei și indicați direcția forței de plutire.

Echipament: vase cu ulei, apă, pipetă.

Secvența experimentului:

1. Folosește o pipetă pentru a lua câteva picături de ulei.
2. Pune pipeta la o adâncime de 3-4 cm într-un pahar cu apă.
3. Eliberați uleiul și observați formarea unei pete de ulei pe suprafața apei.
4. Trageți o concluzie pe baza experienței dvs.

După finalizarea experimentului, rezultatele muncii sunt discutate și rezultatele sunt rezumate.

În timp ce studenții își îndeplinesc temele, le monitorizez munca și le ofer asistența necesară.

Profesor: Cand terminam treaba, mutam tacamurile pe marginea mesei. Să trecem la discutarea rezultatelor. Mai întâi, să aflăm ce corpuri plutesc în lichid și care se scufundă. (Grupa 1)

Elevi: Unul dintre ele numește acele corpuri care se scufundă în apă, celălalt – corpurile care plutesc, al treilea compară densitățile corpurilor fiecărui grup cu densitatea apei. După aceasta, toată lumea ajunge împreună la o concluzie.

Concluzii:

1. Dacă densitatea substanței din care este făcut corpul este mai mare decât densitatea lichidului, atunci corpul se scufundă.
2. Dacă densitatea unei substanțe este mai mică decât densitatea unui lichid, atunci corpul plutește.

(Concluziile sunt scrise în caiete.)

Profesor: Ce se va întâmpla cu corpul dacă densitățile lichidului și ale substanței sunt egale?

Elevi: da un raspuns.

Să vedem cum se comportă corpurile care plutesc pe suprafața unui lichid. Baieti grupa 2 s-a uitat la modul în care corpurile din lemn și spumă se comportă în același lichid. Ce au observat?

Elevi: Adâncimea de scufundare a corpurilor este diferită. Spuma plutește aproape la suprafață, iar copacul este ușor scufundat în apă.

Profesor: Ce se poate spune despre adâncimea de scufundare a unui bloc de lemn care plutește pe suprafața apei sau a uleiului?

Elevi: Blocul s-a scufundat mai adânc în ulei decât în ​​apă.

Concluzie: Astfel, adâncimea de scufundare a unui corp într-un lichid depinde de densitatea lichidului și a corpului însuși.

Să notăm această concluzie.

Profesor: Acum să aflăm dacă este posibil să facem să plutească corpuri care în condiții normale se scufundă în apă, precum cartofii sau plastilina sau folie. (Grupa 4; Grupa 5)

Ce observi?

Elevi: Se îneacă în apă. Pentru ca cartofii să plutească, am adăugat mai multă sare în apă.

Profesor: Ce s-a întâmplat? Ce s-a întâmplat?

Elevi: Densitatea apei sărate a crescut și a început să împingă cartofii mai puternic afară. Densitatea apei a crescut și forța arhimediană a devenit mai mare.

Profesor: Dreapta. Iar băieții care au îndeplinit sarcina cu plastilină nu aveau sare. Cum ai reușit să faci ca plastilina să plutească în apă?

Elevi: Am făcut o barcă din plastilină. Are un volum mai mare și prin urmare plutește. Puteți face o cutie din plastilină, plutește și ea. De asemenea, are mai mult volum decât o bucată de plastilină.

Concluzie: Deci, pentru a face corpurile care se scufundă în mod normal să plutească, puteți modifica densitatea lichidului sau volumul părții scufundate a corpului. În același timp, se modifică și forța arhimediană care acționează asupra corpului. Crezi că există vreo legătură între gravitație și forța arhimediană pentru corpurile plutitoare?

Profesor:(Grupa 6) Să revenim din nou la tabelul densităților substanțelor. Să explicăm de ce se formează o peliculă de ulei pe apă.

Deci, problema este rezolvată, adică Lichidele, ca și solidele, sunt supuse condițiilor de plutire a corpurilor.

Să continuăm discuția despre lichide.

Un vas de mică adâncime a invitat să viziteze simultan trei lichide nemiscibile de diferite densități și le-a invitat să se așeze cu tot confortul. Cum erau aranjate lichidele în vasul ospitalier, dacă erau: ulei de mașină, miere și benzină.

Indicați ordinea în care sunt dispuse lichidele.

Elevi:(Grupa 3) Am scufundat două eprubete cu nisip în apă - una mai ușoară, cealaltă mai grea - și ambele au plutit în apă. Am stabilit că forța arhimediană în ambele cazuri este aproximativ egală cu forța gravitației.

Profesor: Bine făcut. Aceasta înseamnă că dacă un corp plutește, atunci F A = ​​​​F greu. (Scriu pe tablă). Ce se întâmplă dacă corpul se scufundă în lichid?

Elevi: Atunci forța gravitației este mai mare decât forța arhimediană.

Profesor: Dacă corpul plutește?

Elevi: Aceasta înseamnă că forța arhimediană este mai mare decât gravitația.

Profesor: Deci, am obținut condiția pentru plutirea corpurilor. Dar nu are legătură cu densitatea corpului sau cu densitatea lichidului în sine. (Această dependență a fost examinată de copiii din grupa 1). Aceasta înseamnă că condițiile corpurilor pot fi formulate în două moduri: prin compararea forței arhimediene și a forței gravitaționale sau prin compararea densităților lichidului și substanței din acesta. Unde în tehnologie sunt luate în considerare aceste condiții?

Elevi: Când construiesc nave. Anterior se fabricau corăbii și bărci din lemn. Densitatea lemnului este mai mică decât densitatea apei, iar navele pluteau în apă.

Profesor: Navele metalice plutesc și ele, dar bucăți de oțel se scufundă în apă.

Elevi: Sunt tratați ca noi cu plastilină: volumul crește, forța arhimediană devine mai mare și plutesc. De asemenea, fac pontoane și submarine.

Profesor: Deci, construcția navală folosește faptul că prin schimbarea volumului este posibil să se confere flotabilitate aproape oricărui corp. Este luată în considerare legătura dintre condițiile de plutire a corpurilor și modificările densității lichidului?

Elevi: Da, atunci când treceți de la mare la râu, adâncimea de pescaj a navelor se modifică.

Profesor: Dați exemple de utilizare a condițiilor de plutire pentru corpuri în tehnologie.

Elevi: Pontoanele sunt folosite pentru traversarea râurilor. Submarinele navighează în mări și oceane. Pentru scufundări, o parte din rezervorul lor este umplută cu apă, iar pentru scufundări la suprafață, apa este pompată.

(Arăt desene ale navelor moderne.)

Profesor: Aruncă o privire atentă la spărgătorul de gheață nuclear. În țara noastră funcționează mai multe astfel de spărgătoare de gheață. Sunt cei mai puternici din lume și pot naviga fără să intre în porturi mai mult de un an. Dar vom vorbi mai multe despre asta în lecția următoare.

Design placa: Tema pentru acasă § 48.

Subiectul lecției: Condiții de navigație pentru corpuri.

Rezumatul lecției:

Împreună cu băieții, tragem o concluzie despre cercetarea efectuată. Încă o dată, rezumăm condițiile pentru corpurile plutitoare folosind tabelul prezentat pe tablă.

Reflecţie:

• Mi-a plăcut lecția de azi...
• Vreau să …
• Am aflat …
• Azi sunt eu insumi...

Corpuri plutitoare- starea de echilibru a unui corp solid scufundat parțial sau complet într-un lichid (sau gaz).

Sarcina principală a teoriei corpurilor plutitoare este de a determina echilibrul unui corp scufundat într-un lichid și de a clarifica condițiile pentru stabilitatea echilibrului. Cele mai simple condiții de plutire a corpurilor sunt indicate de legea lui Arhimede. Să luăm în considerare aceste condiții.

După cum se știe, toate corpurile scufundate într-un lichid sunt acționate de forța lui Arhimede F A(forța de împingere) îndreptată vertical în sus, dar nu toate plutesc în sus. Pentru a înțelege de ce unele corpuri plutesc și altele se scufundă, este necesar să se țină cont de o altă forță care acționează asupra tuturor corpurilor - gravitația Ft care este îndreptată vertical în jos, adică opus F A. Dacă un corp este lăsat în repaus în interiorul unui lichid, acesta va începe să se miște în direcția în care este direcționată cea mai mare forță. Sunt posibile următoarele cazuri:

1. dacă forța arhimediană este mai mică decât gravitația ( F A< F т ), atunci corpul se va scufunda în fund, adică se va îneca (Fig. A);
2. dacă forța arhimediană este mai mare decât forța gravitației ( F A > F t), atunci corpul va pluti în sus (Fig. b);

Dacă această forță se dovedește a fi mai mare decât forța gravitațională care acționează asupra corpului, atunci corpul va zbura în sus. Aeronautica se bazează pe asta.

Aeronavele folosite în aeronautică se numesc baloane(din greaca aer- aer, stare- în picioare). Se numesc baloane necontrolate de zbor liber cu o coajă în formă de minge baloane. Nu cu mult timp în urmă, baloanele uriașe erau folosite pentru a studia straturile superioare ale atmosferei (stratosferă). baloane stratosferice. Se numesc baloane controlate (avand motor si elice). dirijabile.

Balonul nu numai că se ridică singur, dar poate ridica și o anumită marfă: cabina, oameni, instrumente. Pentru a determina ce tip de sarcină poate ridica un container cu aer, trebuie să cunoașteți forța de ridicare a acestuia. Forța de ridicare a unui balon este egală cu diferența dintre forța arhimediană și forța gravitațională care acționează asupra balonului:

F = F A - F t.

Cu cât densitatea gazului care umple un balon de un anumit volum este mai mică, cu atât forța gravitațională care acționează asupra acestuia este mai mică și cu atât forța de ridicare rezultată este mai mare. Baloanele pot fi umplute cu heliu, hidrogen sau aer încălzit. Deși hidrogenul are o densitate mai mică decât heliul, heliul este încă mai des folosit din motive de siguranță (hidrogenul este un gaz inflamabil).

Este mult mai ușor să ridici și să cobori o minge plină cu aer fierbinte. Pentru a face acest lucru, plasați un arzător sub orificiul situat în partea inferioară a mingii. Vă permite să reglați temperatura aerului și, prin urmare, densitatea și forța de ridicare a acestuia.

Puteți selecta o temperatură a mingii la care greutatea mingii și a cabinei să fie egală cu forța de flotabilitate. Apoi mingea va atârna în aer și va fi ușor să faci observații din ea.